4.1: לימוד תאים

Last updated

Oct 31, 2023
Page ID
205653
Save as PDF
- 4.0: הקדמה למבנה התא
- 4.2: תאים פרוקריוטיים

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}$

מיומנויות לפיתוח

תאר את תפקיד התאים באורגניזמים
השווה והשוואה בין מיקרוסקופ אור ומיקרוסקופ אלקטרונים
לסכם את תורת התא

תא הוא היחידה הקטנה ביותר של יצור חי. יצור חי, בין אם הוא עשוי מתא אחד (כמו חיידקים) או תאים רבים (כמו אדם), נקרא אורגניזם. לפיכך, תאים הם אבני הבניין הבסיסיות של כל האורגניזמים.

מספר תאים מסוג אחד המתחברים זה לזה ומבצעים פונקציה משותפת יוצרים רקמות, מספר רקמות מתחברות ליצירת איבר (הבטן, הלב או המוח), וכמה איברים מרכיבים מערכת איברים (כגון מערכת העיכול, מערכת הדם או מערכת העצבים). מספר מערכות שמתפקדות יחד יוצרות אורגניזם (כמו בן אדם). כאן נבחן את המבנה והתפקוד של התאים.

ישנם סוגים רבים של תאים, כולם מקובצים לאחת משתי קטגוריות רחבות: פרוקריוטים ואיקריוטים. לדוגמה, תאי בעלי חיים וצמחים מסווגים כתאים אוקריוטיים, בעוד שתאי חיידקים מסווגים כפרוקריוטים. לפני שנדון בקריטריונים לקביעה אם תא הוא פרוקריוטי או אוקריוטי, הבה נבחן תחילה כיצד ביולוגים חוקרים תאים.

מיקרוסקופיה

התאים משתנים בגודלם. למעט יוצאים מן הכלל, לא ניתן לראות תאים בודדים בעין בלתי מזוינת, ולכן מדענים משתמשים במיקרוסקופים (מיקרו- = "קטן"; -scope = "להסתכל") כדי לחקור אותם. מיקרוסקופ הוא מכשיר שמגדיל אובייקט. רוב תצלומי התאים מצולמים במיקרוסקופ, וניתן לקרוא לתמונות אלה גם מיקרוגרפים.

האופטיקה של עדשות המיקרוסקופ משנה את כיוון התמונה שהמשתמש רואה. דגימה שנמצאת בצד ימין כלפי מעלה ופונה ימינה בשקופית המיקרוסקופ תופיע הפוכה ופונה שמאלה במבט דרך מיקרוסקופ, ולהיפך. באופן דומה, אם השקופית מועברת שמאלה תוך כדי התבוננות במיקרוסקופ, נראה שהיא נעה ימינה, ואם תועבר למטה, נראה שהיא נעה למעלה. זה קורה מכיוון שמיקרוסקופים משתמשים בשתי קבוצות עדשות כדי להגדיל את התמונה. בגלל האופן שבו האור עובר דרך העדשות, מערכת זו של שתי עדשות מייצרת תמונה הפוכה (מיקרוסקופים דו-עיניים או מנתחים, פועלים באופן דומה, אך כוללים מערכת הגדלה נוספת שגורמת לתמונה הסופית להיראות זקופה).

מיקרוסקופי אור

כדי לתת לך תחושה של גודל התא, קוטר תא דם אדום אנושי טיפוסי הוא כשמונה מיליוניות מטר או שמונה מיקרומטר (בקיצור שמונה מיקרומטר); ראש סיכה של הוא כשני אלפיות המטר (שני מ"מ) בקוטר. זה אומר שכ -250 תאי דם אדומים יכולים להתאים לראש סיכה.

רוב המיקרוסקופים של התלמידים מסווגים כמיקרוסקופי אור (איור $\PageIndex{1}$ א). אור גלוי עובר ומכופף דרך מערכת העדשות כדי לאפשר למשתמש לראות את הדגימה. מיקרוסקופי אור הם יתרון לצפייה באורגניזמים חיים, אך מכיוון שתאים בודדים שקופים בדרך כלל, מרכיביהם אינם ניתנים להבחנה אלא אם כן הם צבועים בכתמים מיוחדים. מכתים, לעומת זאת, בדרך כלל הורגים את התאים.

מיקרוסקופי אור הנפוצים במעבדת המכללה לתואר ראשון מגדילים עד פי 400 בערך. שני פרמטרים החשובים במיקרוסקופיה הם הגדלה וכוח פתרון. הגדלה היא תהליך של הגדלת אובייקט במראה. כוח פתרון הוא היכולת של מיקרוסקופ להבחין בין שני מבנים סמוכים כנפרדים: ככל שהרזולוציה גבוהה יותר, כך הבהירות והפרטים של התמונה טובים יותר. כאשר משתמשים בעדשות טבילה בשמן לחקר עצמים קטנים, ההגדלה בדרך כלל מוגברת ל -1,000 פעמים. על מנת להבין טוב יותר את המבנה והתפקוד התאי, מדענים משתמשים בדרך כלל במיקרוסקופים אלקטרונים.

חלק א: למיקרוסקופ אור זה יש עדשות משקפת וארבע עדשות אובייקטיביות. שלב הדגימה נמצא ישירות מתחת לעדשה האובייקטיבית. מיקרוסקופ האור יושב על שולחן וניתן לשאת אותו בקלות. חלק ב ': מיקרוסקופ האלקטרונים המוצג כאן יושב במוזיאון. זה בערך בגודל של שולחן, ואדם יכול לשבת מולו כדי להפעיל אותו. עמוד גבוה יותר מאדם עולה ממרכז ההיקף. — איור $\PageIndex{1}$ : (א) רוב מיקרוסקופי האור המשמשים במעבדה לביולוגיה במכללה יכולים להגדיל תאים עד פי 400 בערך ולהיות ברזולוציה של כ-200 ננומטר. (ב) מיקרוסקופים אלקטרונים מספקים הגדלה גבוהה בהרבה, פי 100,000, ורזולוציה של 50 פיקומטרים. (קרדיט א: שינוי עבודה על ידי "GCG" /ויקימדיה Commons; קרדיט ב: שינוי העבודה על ידי אוון בנץ ')

מיקרוסקופים אלקטרונים

בניגוד למיקרוסקופי אור, מיקרוסקופים אלקטרונים (איור $\PageIndex{1}$ ב) משתמשים בקרן אלקטרונים במקום בקרן אור. לא רק שזה מאפשר הגדלה גבוהה יותר, ובכך, יותר פירוט (איור $\PageIndex{2}$ ), זה גם מספק כוח רזולוציה גבוה יותר. השיטה המשמשת להכנת הדגימה לצפייה במיקרוסקופ אלקטרונים הורגת את הדגימה. לאלקטרונים אורכי גל קצרים (קצרים מפוטונים) הנעים בצורה הטובה ביותר בוואקום, כך שלא ניתן לצפות בתאים חיים במיקרוסקופ אלקטרונים.

במיקרוסקופ אלקטרונים סורק, קרן אלקטרונים נעה קדימה ואחורה על פני התא, ויוצרת פרטים על מאפייני פני התא. במיקרוסקופ אלקטרוני שידור, אלומת האלקטרונים חודרת לתא ומספקת פרטים על המבנים הפנימיים של התא. כפי שאתה יכול לדמיין, מיקרוסקופים אלקטרונים הם מגושמים ויקרים משמעותית ממיקרוסקופי אור.

חלק א: סלמונלה דרך מיקרוסקופ אור מופיעה כנקודות סגולות זעירות. חלק ב ': במיקרוגרף אלקטרונים סורק זה, חיידקים מופיעים כאליפסות תלת מימדיות. התאים האנושיים גדולים בהרבה עם מראה מורכב ומקופל. חלק מהחיידקים שוכבים על פני התאים האנושיים, וחלקם נלחצים ביניהם. — (א)

קישור ללמידה

לפרספקטיבה נוספת על גודל התא, נסה את האינטראקטיבי HowBig באתר זה.

תורת התא

המיקרוסקופים בהם אנו משתמשים כיום מורכבים בהרבה מאלו ששימשו בשנות ה 1600 על ידי אנטוני ואן לוונהוק, בעל חנות הולנדי שהיה בעל מיומנות רבה ביצירת עדשות. למרות המגבלות של עדשותיו העתיקות כיום, ואן לוונהוק צפה בתנועות של פרוטיסטה (סוג של אורגניזם חד תאי) וזרע, שאותם כינה ביחד "בעלי חיים".

בפרסום משנת 1665 בשם Micrographia, מדען הניסוי רוברט הוק טבע את המונח "תא" עבור המבנים דמויי הקופסה שצפה בעת צפייה ברקמת הפקק דרך עדשה. בשנות ה -70 של המאה ה -19 גילה ואן לוונהוק חיידקים ופרוטוזואה. התקדמות מאוחרת יותר בעדשות, בניית מיקרוסקופ וטכניקות צביעה אפשרה למדענים אחרים לראות כמה רכיבים בתוך התאים.

בסוף שנות ה -30 של המאה ה -19, הבוטנאי מתיאס שליידן והזואולוג תיאודור שוואן חקרו רקמות והציעו את תורת התא המאוחדת, הקובעת שכל היצורים החיים מורכבים מתא אחד או יותר, התא הוא יחידת החיים הבסיסית, ותאים חדשים נובעים מהתאים הקיימים. מאוחר יותר תרם רודולף וירצ'וב תרומות חשובות לתיאוריה זו.

חיבור קריירה: ציטוטכנולוג

האם שמעת פעם על בדיקה רפואית הנקראת מריחת פאפ (איור $\PageIndex{3}$ )? In this test, a doctor takes a small sample of cells from the uterine cervix of a patient and sends it to a medical lab where a cytotechnologist stains the cells and examines them for any changes that could indicate cervical cancer or a microbial infection.

Cytotechnologists (cyto- = “cell”) are professionals who study cells via microscopic examinations and other laboratory tests. They are trained to determine which cellular changes are within normal limits and which are abnormal. Their focus is not limited to cervical cells; they study cellular specimens that come from all organs. When they notice abnormalities, they consult a pathologist, who is a medical doctor who can make a clinical diagnosis.

Cytotechnologists play a vital role in saving people’s lives. When abnormalities are discovered early, a patient’s treatment can begin sooner, which usually increases the chances of a successful outcome.

Both normal cells and cells infected with HPV have an irregular, round shape and a well-defined nucleus. Infected cells, however, are two to three times as large as uninfected cells, and some have two nuclei. — Figure $\PageIndex{3}$ : These uterine cervix cells, viewed through a light microscope, were obtained from a Pap smear. Normal cells are on the left. The cells on the right are infected with human papillomavirus (HPV). Notice that the infected cells are larger; also, two of these cells each have two nuclei instead of one, the normal number. (credit: modification of work by Ed Uthman, MD; scale-bar data from Matt Russell)

Summary

A cell is the smallest unit of life. Most cells are so tiny that they cannot be seen with the naked eye. Therefore, scientists use microscopes to study cells. Electron microscopes provide higher magnification, higher resolution, and more detail than light microscopes. The unified cell theory states that all organisms are composed of one or more cells, the cell is the basic unit of life, and new cells arise from existing cells.

Glossary

cell theory: see unified cell theory

electron microscope: an instrument that magnifies an object using a beam of electrons passed and bent through a lens system to visualize a specimen

light microscope: an instrument that magnifies an object using a beam visible light passed and bent through a lens system to visualize a specimen

microscope: an instrument that magnifies an object

unified cell theory: a biological concept that states that all organisms are composed of one or more cells; the cell is the basic unit of life; and new cells arise from existing cells

מיקרוסקופיה

מיקרוסקופי אור

מיקרוסקופים אלקטרונים

תורת התא

​​​​​​Summary

Glossary

Summary